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纳米TiO2的光催化活性好,被认为是最有应用前景的光催化剂,在降解有机污染物中有较广的应用。然而,TiO2的禁带太宽,以至于它的光催化活性仅局限于紫外光区,限制了它在太阳光下的应用。为了解决这个缺陷,科学家们进行了许多研究,旨在将TiO2的光响应从紫外光区转移至可见光区,从而提高TiO2在可见光下的光催化活性。因此,通过对TiO2纳米粒子进行合理的改性和修饰,进一步提高其光催化活性,使TiO2纳米粒子能够被实际推广应用。金属离子掺杂是改善TiO2光催化活性的一种有效方法,可阻止光生电子和空穴发生简单复合,能够有效提高TiO2纳米粒子的光催化反应效率。为此,制备了Fe3+掺杂、Fe3+、Al3+共掺杂、Ni2+掺杂TiO2纳米粒子,并对其进行系统表征和光催化性能的研究。另外,增强TiO2纳米粒子对目标物的吸附是提高选择性光催化效果的关键。分子印迹聚合物对目标分子具有特异选择性。所以,通过分子印迹技术制备TiO2纳米粒子,以期提高TiO2选择性吸附和光催化降解目标污染物的能力。本论文围绕以上内容,主要开展了以下几个方面的工作：(1)煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对TiO2光催化性能的影响。以钛酸四正丁酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备纯TiO2和Fe3+掺杂的纳米TiO2(Fe3+/TiO2)光催化剂,并用XRD、UV-Vis等手段进行表征,系统研究煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对催化剂在太阳光下光催化降解甲基橙性能的影响。制备纯TiO2和Fe3+/TiO2的最佳煅烧时间分别为4 h和3 h,最佳煅烧温度均为773 K。Fe3+的适量掺入可以显著提高纳米TiO2在太阳光下的光催化降解活性,Fe3+/TiO2中Fe3+的最佳掺杂量为1.0 mol%,相应的脱色效率为28.37%。(2)Fe3+/Al3+-TiO2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究。以钛酸四正丁酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备铁铝共掺杂的纳米Ti02(Fe3+/A13+-Ti02)光催化剂,并用XRD、UV-Vis等手段进行表征,系统研究煅烧温度、H2O2和盐对Fe3+/Al3+-TiO2光催化剂在太阳光下光催化降解甲基橙性能的影响。结果表明,随着煅烧温度的提高,Fe3+/Al3+-TiO2光催化降解甲基橙的效果也随之提高。H2O2可以提高Fe3+/Al3+-TiO2光催化降解甲基橙的能力,而HCO3-和NO2-使Fe3+/Al3+-TiO2的光催化活性有所降低。(3)Ni2+掺杂锐钛矿TiO2/CoFe2O4复合光催化剂在太阳光下光催化降解甲基橙。采用超声法制备核-壳结构的Ni2+掺杂锐钛矿TiO2/CoFe2O4复合光催化剂(Ni2+-TiO2/CoFe2O4),通过共沉淀法合成磁核CoFe2O4,采用超声诱导硫酸镍溶液中钛酸四正丁酯水解制备Ni2+掺杂锐钛矿TiO2活性壳。Ni2+-TiO2/CoFe2O4具有磁响应性oNi2+-TiO2/CoFe2O4的光催化活性由太阳光下降解甲基橙的效果来评价。结果表明,Ni2+掺杂浓度和煅烧温度对Ni2+-TiO2/CoFe2O4的光催化活性有影响,Ni2+掺杂有效改善Ni2+-TiO2/CoFe2O4的光催化活性,其最佳掺杂浓度为1.5mol%。1.5 mol% Ni2+-TiO2/CoFe2O4的光催化活性是未掺杂TiO2/CoFe2O4的四倍,而且,H2O2辅助Ni2+-TiO2/CoFe2O4光催化降解是去除染料废水的有效途径。(4)表面分子印迹技术制备导电聚吡咯/TiO2纳米复合光催化剂(MIP-PPy/TiO2)及其在模拟太阳光下的光催化活性。以甲基橙为模板分子,采用表面分子印迹技术制备导电聚毗咯/TiO2纳米复合光催化剂,样品用SEM.XRD、BET和UV-Vis等手段进行表征。与原位合成的导电聚吡咯/TiO2纳米复合光催化剂(Control-PPy/TiO2)相比,MIP-PPy/TiO2的吸收边带红移了10nm,表明MIP-PPy/TiO2的禁带宽度比Control-PPy/TiO2更窄,而且MIP-PPy/TiO2对模板分子的吸附能力比Control-PPy/TiO2更强,其光催化能力是Control-PPy/TiO2的二倍,这归因于在MIP-PPy/TiO2的表面引入了印迹空穴,因此,表面印迹技术是制备PPy/TiO2的新技术。(5)直接法制备分子印迹型TiO2及其光催化性能的研究。通过溶胶-凝胶法直接制备新型分子印迹型纳米TiO2光催化剂,而不采用分子印迹层包覆光催化剂的方法。与非分子印迹型的纳米TiO2光催化剂相比,分子印迹型的纳米TiO2光催化剂不仅对目标污染物有很强的吸附能力,而且对目标污染物的光催化活性也增强,这归因于分子印迹型纳米TiO2光催化剂对目标分子的选择性吸附。(6)直接法制备具有可见光响应的分子印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂及其光催化性能的研究。通过溶胶-凝胶法直接制备新型分子印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂。分子印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂对目标污染物的吸附能力大于非印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂,其吸附过程符合准一级动力学。而且,分子印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂对目标污染物的光催化活性高于非印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂,这归因于分子印迹型TiO2/WO3纳米复合光催化剂对目标分子的选择性吸附。